CN109654255B - 一种双向先导式压力调节阀 - Google Patents

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Abstract

本发明属于压力调节技术领域，特别涉及一种双向先导式压力调节阀。所述的压力调节阀包括高压选择阀、先导压力调节机构和主阀，所述主阀内开有连接外部液压系统的油路A和油路B，油路A和油路B分别连通高压选择阀两端入口，高压选择阀的出口与先导压力调节机构连通。提供一种结构简单、可靠性高的双向先导式压力调节阀。

Description

一种双向先导式压力调节阀
技术领域
本发明属于压力调节技术领域，特别涉及一种双向先导式压力调节阀。
背景技术
压力调节阀在液压系统中广泛使用，其是在液压系统的测试和调整时，压力调节阀必不可少。现有的液压系统压力调节阀为单向压力调节阀，配套在双向液压泵、双向液压马达、双向液压缸及双向液压控制模块/回路中使用时，当高、低压回路换向后，需要对压力调节阀换向安装，或设计相应的液压桥，整流后进行压力调节。换向安装方式对于换向频繁的液压系统中势必会严重增加工作量或根本无法满足实际的使用需求；选择整流的液压桥，要实现该功能至少需要配置4个单向阀、1个安全阀及1个压力调节阀，系统复杂，密封件较多，尤其对于压力较高的液压系统由于频繁换向造成的极大的压力冲击，密封件容易失效，影响系统的可靠性。
发明内容
本发明的目的：提供一种结构简单、可靠性高的双向先导式压力调节阀。
本发明的技术方案：
一种双向先导式压力调节阀，所述的压力调节阀包括高压选择阀、先导压力调节机构和主阀，先导压力调节机构包括安全阀和先导调压阀，所述主阀内开有连接外部液压系统的油路A和油路B，外部液压系统通过A口、B口分别连接油路A和油路B，油路A和油路B分别连通高压选择阀两端入口，高压选择阀能够自动选择并连通油路A或油路B中的高压油路，并将高压油液引至先导压力调节系统，高压选择阀的出口与先导压力调节机构连通，主阀为滑阀结构，主阀包括阀体(3)、主阀芯(2)、复位弹簧(5)、节流嘴(4)，主阀芯(2)沿轴向开有中心孔，并在中心孔内安装有节流嘴(4)，先导油通过所述中心孔流入安全阀和先导调压阀，
当A、B口的压力低于压力调节阀的调节压力时，先导调压阀、安全阀均关闭，主阀芯(2)两端压力相等，在复位弹簧(5)的作用下，压力调节阀处于最右端，A口和B口切断，无流量；
当高压口的压力大于压力调节阀的调节压力时，先导调压阀打开并保持压力调节阀进口的液压力和复位弹簧(5)的力相等，由于先导调压阀打开后有油液通过主阀芯(2)放油，在节流嘴(4)的作用下，主阀芯(2)两端出现压差，主阀芯(2)向左移动，A、B口导通，在液压力和复位弹簧(5)的作用下，主阀芯(2)停留在某一中间位置，A、B口之间产生稳定的放油流量从而保证了调节值和压差相等；
当高压口压力升高或降低时，主阀芯(2)移动调节A、B口的流量从而保证了A、B口之间的压差；
当先导调压阀的调节压力大于安全阀的设定压力时，通过高压选择阀的高压油液引至安全阀的进口，当液压力大于复位弹簧(5)的弹力时，安全阀打开，主阀芯(2)两端产生压差，主阀芯(2)向左移动，A口、B口连通，压力下降。。
所有部件结构设计、强度设计均耐60MPa高压，安全阀和调压阀弹簧调节行程大，通过调节安全阀的调整钉，达到多种压力规格，压力使用范围广。
只需改变A、B油路的大小及主阀芯的半径，即能够实现不同流量范围的需求。
本发明的有益效果：本发明的压力调节阀在任意切换进出口而不需要进行任何调节的情况下稳定工作，能够替代双向液压系统复杂的液压调节回路，简化了液压系统，减少管路附件数量和密封件数量，提高液压管路的可靠性，同时也降低了液压系统的成本。同时该发明也有极大的推广应用价值，可以作为双向液压泵、双向液压马达的压力调节、负载模拟和安全保护，能够简化液压回路提高系统可靠性并且降低成本；尤其是在高压及超高压场合由于有效的减少了管路数量及密封件数量，杜绝了由于高压及换向产生的液压冲击造成的危险隐患，提高了使用的安全性。
附图说明
图1为内泄式双向先导压力调节阀原理示意图；
图2为外泄式双向先导压力调节阀原理示意图；
图3为双向先导式压力调节阀总装主视图；
图4为双向先导式压力调节阀总装俯视图。
图中：1-压力选择阀壳体；2-主阀芯；3-阀体；4-节流嘴；5-复位弹簧；6-安全阀座组件；7-调压阀座组件；8-压力选择阀芯组件；9-安全阀芯组件；10-调压阀芯组件；11-调压弹簧组件；12-操作手柄组件；13-安全阀弹簧组件；14-调整钉；15-节流嘴。
具体实施方式
请同时参阅图1、图2、图3、图4，其中图1、图2是本发明的液压原理示意图，图1为内泄式结构，即先导调压部分的调压回油直接回到A、B油路的低压路；图2为外泄式结构，即先导调压部分的调压回油需要通过专门的漏油口回到低压油路。主阀芯2能够在正向(A路高压、B路低压)和反向(B路高压、A路低压)工作条件下压力-流量特性基本一致，并且稳定工作；高压选择阀能够自动的对A、B口压力进行选择，并将高压油液引至先导压力调节系统，因此保住了压力调节系统始终保持为高压，先导压力调节系统通过液压闭环实现对主阀芯2位移的调节，从而调节了A、B油路之间的通流面积，实现了液压系统压力的调节。
图3、图4分别为总装图的主视图和俯视图。所述压力调压阀包括主阀、高压选择阀、安全阀及先导调压阀四个功能模块。其中主阀采用板式安装，通过5根高强度的螺钉和液压回路连接，高压选择阀通过高强度螺钉固定在主阀右侧，安全阀和先导调压阀叠加式安装在主阀左侧。
操作手为该阀的压力调节部件，当A、B口的压力低于压力调节阀的调节压力时，先导调压阀、安全阀均关闭，主阀芯2两端压力相等，在复位弹簧5的作用下，压力调节阀5处于最右端，A口和B口切断，无流量；当高压口的压力大于压力调节阀的调节压力时，先导调压阀打开并保持压力调节阀进口的液压力和复位弹簧5的力相等，由于压力调节阀打开后有油液通过主阀芯2放油，在节流嘴4的作用下，主阀芯2两端出现压差，主阀芯2向左移动，A、B口导通，在液压力和复位弹簧5的作用下，主阀芯2停留在某一中间位置，A、B口之间产生稳定的放油流量从而保证了调节值和压差相等；当高压口压力升高或降低时，主阀芯2移动调节A、B口的流量从而保证了两口之间的压差；为提高先导部分调压的稳定性设置了节流嘴15。当先导调压阀的调节压力大于安全阀的设定压力时，通过高压选择阀的高压油液引至安全阀的进口，当液压力大于弹簧的弹力时，安全阀打开，主阀芯两端产生压差，阀芯向左移动，A口、B口连通，压力下降。
主阀主要包括阀体3、主阀芯2、密封件、复位弹簧5、节流嘴4及安装螺钉，供、回油口及漏油口位于阀体3的同一侧，便于于液压回路连接。密封采用端面胶圈+保护圈的方式，密封结构耐压60MPa。主阀采用滑阀结构，主阀芯2为压力调节执行组件，在主阀芯2的重叠区设计有薄壁多圆形通流窗口，既能够实现双向流量调节功能，双向节流特性基本一致，又能够保证在高压工况下阀门开启和关闭的稳定性；主阀芯2和阀组之间采用间隙密封，无论是A路或B路为高压时，主阀芯的径向均不受任何液压力作用，因此减小了主阀芯2和阀体3之间的磨损，提供了使用寿命。主阀芯2内孔上安装了节流嘴4，该节流嘴用来限定主阀芯2的移动速度，从而调节主阀的响应时间及稳定性，根据使用介质的粘度不同选择不同尺寸的节流嘴，通过计算介质粘度小于5mm2/s时，节流嘴直径为0.5mm，介质粘度在5到15mm2/s之间时，节流嘴直径为0.8mm。复位弹簧选用刚度为1N/mm的弹簧。
高压选择阀主要由高压选择阀壳体和高压选择阀芯组件8及密封件组成，高压选择阀芯组件8采用机械式高压选择阀，包括两个进口及一个出口，两个进口分别连接至主阀的A、B油路，出口连接至主阀芯2中部，主要作用为选择A、B油路的高压路，并将高压路导通至主阀芯2中部，高压选择阀在粘度为15mm2/s，公称压力为50MPa时，流量大于60L/min；高压选择阀壳体和阀体3之间采用端面胶圈+保护圈的密封方式，耐压达到60MPa。
安全阀主要包括安全阀组件6、壳体、安全阀芯组件9、安全阀弹簧组件13、调整钉14，安全阀芯组件9选用锥阀结构，阀芯设计参数：在粘度15mm2/s，公称压力为50MPa时，流量大于60L/min；在锥阀阀座结合面沿轴向位置开有导油槽，既提高了安全阀开启时流量的稳定性，又有效的防止了阀芯和阀座之间由于结合锥面面积过大容易卡死，影响系统的安全性，阀芯导向杆以阀座的内孔进行定位，保证了阀芯和阀座的同心。安全阀弹簧组件13刚度为200N/mm，调整钉的最大行程为6mm，调整钉与壳体之间的螺纹采用细牙螺纹，能够提高开启压力设定的精度，调整钉14配有锁定螺母。
先导调压阀主要包括调压阀壳体组件7、调压阀芯组件10、调压弹簧组件11、节流嘴15、操作手柄组件12等，调压阀芯组件10采用和安全阀芯组件9相同的结构及流量特性；调压弹簧组件11的弹簧刚度为60N/mm，调节手柄的最大调节行程为20mm，调节手柄采用四爪结构，方便操作，操作手柄组件12和调压阀壳体组件7之间采用细牙螺纹，调高了压力设定精度；调压阀芯前设计有节流嘴15，提高调压的稳定性，该节流嘴的通流面积约为主阀芯中心节流嘴面积的2倍。
该阀中采用的密封件均为耐高温耐油密封件，各配合尺寸也充分考虑了温度变化引起的结构变形，因此最高使用温度可达到120℃(一般工业用压力调节阀最高使用温度为80℃。所有阀体材料均选用调质合金钢，因此保住了60MPa高压下使用时的结构强度。
实施例
1、外泄双向先导式调压阀在双向联体泵马达系统中使用
规格：15mm
工作介质：柴油机油15W/40CD；
介质温度：室温-80℃；
安全阀打开压力设定：52.5MPa
调试数据记录
表1：流量特性
Figure GDA0002412403080000051
表2：密封性测试
Figure GDA0002412403080000061
该阀调试合格后2010年开始在某联体泵马达试验台上累计使用450余小时。
2、外泄双向先导式调压阀2在双向联体泵马达系统中使用
规格：18mm
工作介质：柴油机油15W/40CD；
介质温度：室温-80℃；
安全阀打开压力设定：51.9MPa
调试数据记录表
Figure GDA0002412403080000071
该阀调试合格后2012年开始在某联体泵马达试验台上累计使用200余小时。

Claims (2)

1.一种双向先导式压力调节阀，其特征为：所述的压力调节阀包括高压选择阀、先导压力调节机构和主阀，先导压力调节机构包括安全阀和先导调压阀，所述主阀内开有连接外部液压系统的油路A和油路B，外部液压系统通过A口、B口分别连接油路A和油路B，油路A和油路B分别连通高压选择阀两端入口，高压选择阀能够自动选择并连通油路A或油路B中的高压油路，并将高压油液引至先导压力调节系统，高压选择阀的出口与先导压力调节机构连通，主阀为滑阀结构，主阀包括阀体(3)、主阀芯(2)、复位弹簧(5)、节流嘴(4)，主阀芯(2)沿轴向开有中心孔，并在中心孔内安装有节流嘴(4)，先导油通过所述中心孔流入安全阀和先导调压阀，
当A、B口的压力低于压力调节阀的调节压力时，先导调压阀、安全阀均关闭，主阀芯(2)两端压力相等，在复位弹簧(5)的作用下，压力调节阀处于最右端，A口和B口切断，无流量；
当高压口的压力大于压力调节阀的调节压力时，先导调压阀打开并保持压力调节阀进口的液压力和复位弹簧(5)的力相等，由于先导调压阀打开后有油液通过主阀芯(2)放油，在节流嘴(4)的作用下，主阀芯(2)两端出现压差，主阀芯(2)向左移动，A、B口导通，在液压力和复位弹簧(5)的作用下，主阀芯(2)停留在某一中间位置，A、B口之间产生稳定的放油流量从而保证了调节值和压差相等；
当高压口压力升高或降低时，主阀芯(2)移动调节A、B口的流量从而保证了A、B口之间的压差；
当先导调压阀的调节压力大于安全阀的设定压力时，通过高压选择阀的高压油液引至安全阀的进口，当液压力大于复位弹簧(5)的弹力时，安全阀打开，主阀芯(2)两端产生压差，主阀芯(2)向左移动，A口、B口连通，压力下降。
2.根据权利要求1所述的一种双向先导式压力调节阀，其特征为：所述安全阀和先导调压阀均为锥阀结构，在锥阀阀座结合面沿轴向位置开有导油槽。
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